Cách in ma trận bằng Python bằng NumPy

Ma trận (dạng số nhiều của ma trận) là một mảng dữ liệu 2 chiều theo hàng và cột. Ma trận là một phần chính của đại số tuyến tính và chúng có thể được sắp xếp để làm những điều phi thường trong toán học. Trong hướng dẫn này, bạn sẽ học cách tạo ma trận từ danh sách trong Python. Ngoài ra, chúng tôi sẽ sử dụng thư viện NumPy để tạo mảng NumPy; .  

Cụ thể, đến cuối hướng dẫn này, bạn sẽ học

• ma trận là gì
• Cách biểu diễn ma trận trong Python
• Cách truy cập một phần tử cụ thể trong ma trận
• Cộng và trừ ma trận
• Sử dụng Numpy để tạo và thao tác ma trận
• Tính toán số với mảng Numpy
• Chuyển đổi một ma trận với NumPy
• Cắt một ma trận với NumPy

Ma trận là gì

Ma trận chỉ đơn giản là một cách thu thập dữ liệu theo hàng và cột. Chúng tôi biết dữ liệu có thể được thu thập theo bộ, danh sách, v.v. Khi nói đến ma trận, chúng được chia thành các hàng và cột. Nếu bạn không chắc hàng và cột là gì, hàng là trục hoành. Mặt khác, cột là dữ liệu nhìn thấy trong trục tung

Một ma trận trong toán học có thể được xác định bởi kích thước của nó; . Dưới đây là một ví dụ về ma trận

Vì nó có 3 hàng và 2 cột nên nó là ma trận 3 nhân 2.  

Ở hàng 1, bạn có các giá trị 2, -1
Ở hàng 2, bạn có các giá trị 0, 5
Ở hàng 3, bạn có
In column 1, you have values 2, 0, 4
In column 2, you have values -1, 5, 9

Hãy xem cách thể hiện điều này trong Python.  

Biểu diễn một ma trận trong Python

Không có cách biểu diễn trực tiếp kiểu dữ liệu ma trận trong Python. Kiểu dữ liệu gần nhất với ma trận là kiểu dữ liệu danh sách và do đó, thường được sử dụng để tạo ma trận

Tuy nhiên, thư viện Numpy cung cấp một cách khác để biểu diễn ma trận trong Python, kiểu dữ liệu mảng NumPy. Chúng ta sẽ thảo luận về cả hai phương pháp trong hướng dẫn này.  

Tạo Ma trận bằng Danh sách Python.  

Một danh sách trong python là một tập hợp các dữ liệu đồng nhất, được đóng gói bởi các dấu ngoặc vuông và mỗi dấu cách nhau bởi dấu phẩy. Theo mặc định, danh sách được xem dưới dạng ma trận có một hàng trong khi cột phụ thuộc vào số lượng phần tử mà nó có. Hãy xem một ví dụ

#create a one-dimensional list
list_1 = [1, -2, 0]

Danh sách được tạo là ma trận 1 x 3 vì nó chứa 3 phần tử và đó là một danh sách duy nhất. Sau đó, câu hỏi lớn là, làm cách nào để tạo danh sách có nhiều hơn 1 hàng?

Nếu chúng ta muốn tạo một danh sách có nhiều hơn một hàng, chúng ta mở 2 dấu ngoặc vuông và đóng gói mỗi hàng bên trong một dấu ngoặc vuông. Xem cách nó được thực hiện bên dưới

#create a list with more than one row
list_1 = [['first row'],
            ['second row'],
            ['third row'],
            ...
            ['last row']]

Bây giờ, hãy tạo ma trận 3 x 2 bằng cách sử dụng danh sách lồng nhau

#create a 3 by 2 list
list_1 = [[2, -1],
            [0, 5],
            [4, 9]]

Truy cập phần tử trong danh sách Python

Nếu bạn muốn truy cập các phần tử cụ thể trong danh sách, bạn có thể làm như vậy bằng cách lập chỉ mục. Để lấy toàn bộ hàng, bạn chuyển chỉ mục hàng trong ngoặc vuông. Giả sử chúng ta muốn truy cập hàng đầu tiên trong danh sách trên. Chúng tôi có thể viết

#create a 3 by 2 list
list_1 = [[2, -1],
            [0, 5],
            [4, 9]]
 
#print the first row
print(list_1[0])

#create a list with more than one row
list_1 = [['first row'],
            ['second row'],
            ['third row'],
            ...
            ['last row']]

Để lấy một phần tử cụ thể, hãy chuyển chỉ mục hàng và cột trong các dấu ngoặc vuông riêng biệt, như trong [‘chỉ mục hàng’][‘chỉ mục cột’]. Trong ma trận trên, nếu chúng ta muốn truy cập phần tử ở hàng đầu tiên và cột thứ hai, chúng ta có thể thực hiện bằng đoạn mã sau

#create a 3 by 2 list
list_1 = [[2, -1],
            [0, 5],
            [4, 9]]
 
#print the element in the first row and second column
print(list_1[0][1])

#create a list with more than one row
list_1 = [['first row'],
            ['second row'],
            ['third row'],
            ...
            ['last row']]

Thêm ma trận trong Python

Bạn có thể thêm danh sách dưới dạng ma trận trong Python. Xem ví dụ bên dưới

#define the two  matrices to be added
list_1 = [[1, 4, 3], 
      [10,2,4], 
      [-1,3,2]]
 
list_2 = [[3, 6, -6],
           [2,5,-2], 
           [-2,6,3]]
 
#define a list to store the result
addtion_result  = [[0,0,0],
       [0,0,0],
       [0,0,0]]
 
 
#add the two lists based on their index
for i, _ in enumerate(list_1):
    for j, _ in enumerate(list_2):
        addtion_result[i][j] = list_1[i][j] + list_2[i][j]
 
#To Print the matrix
print(f" The addition of list_1 and list_2 is \n{addtion_result}")

đầu ra

#create a list with more than one row
list_1 = [['first row'],
            ['second row'],
            ['third row'],
            ...
            ['last row']]

Phép trừ ma trận trong Python.  

Ngoài ra, bạn có thể thực hiện phép trừ dựa trên phần tử với danh sách lồng nhau. Xem một ví dụ dưới đây

#define the two  matrices to be added
list_1 = [[1, 4, 3], 
      [10,2,4], 
      [-1,3,2]]
 
list_2 = [[3, 6, -6],
           [2,5,-2], 
           [-2,6,3]]
 
#define a list to store the result
addtion_result  = [[0,0,0],
       [0,0,0],
       [0,0,0]]
 
 
#multiply the two lists based on their index
for i, _ in enumerate(list_1):
    for j, _ in enumerate(list_2):
        addtion_result[i][j] = list_1[i][j] - list_2[i][j]
 
#To Print the matrix
print(f" The subtraction of list_1 and list_2 is \n{addtion_result}")

đầu ra

 Phép trừ của list_1 và list_2 là 
[[-2, -2, 9], [8, -3, 6], [1, -3, -1]

Sử dụng thư viện NumPy để tạo và thao tác ma trận

Numpy là một thư viện phổ biến được sử dụng để tính toán số trong python. Trên thực tế, cái tên NumPy là viết tắt của Numerical Python. Bạn có thể tạo ma trận bằng thư viện NumPy. Trong phần này, chúng ta sẽ tạo và thực hiện các tính toán trong ma trận bằng cách sử dụng Numpy. Nếu bạn chưa cài đặt thư viện trên máy của mình, bạn có thể làm như vậy bằng cách nhập

cài đặt pip gọn gàng

trên dấu nhắc lệnh của bạn. Điều quan trọng là phải nói rằng NumPy được cài đặt sẵn nếu bạn đang sử dụng sổ ghi chép Jupyter. Bạn sẽ không cần cài đặt lại NumPy

Khi bạn đã cài đặt thành công numpy, bây giờ chúng ta hãy bắt đầu tạo ma trận với thư viện

Tạo ma trận với Numpy

Trong Numpy, ma trận ở dạng mảng NumPy. Danh sách được chuyển đổi thành mảng Numpy bằng cách gọi phương thức array() và chuyển danh sách. Hãy xem một ví dụ

#create a list with more than one row
list_1 = [['first row'],
            ['second row'],
            ['third row'],
            ...
            ['last row']]

đầu ra

#create a list with more than one row
list_1 = [['first row'],
            ['second row'],
            ['third row'],
            ...
            ['last row']]

#create a list with more than one row
list_1 = [['first row'],
            ['second row'],
            ['third row'],
            ...
            ['last row']]

#create a list with more than one row
list_1 = [['first row'],
            ['second row'],
            ['third row'],
            ...
            ['last row']]

#create a list with more than one row
list_1 = [['first row'],
            ['second row'],
            ['third row'],
            ...
            ['last row']]

#create a list with more than one row
list_1 = [['first row'],
            ['second row'],
            ['third row'],
            ...
            ['last row']]

#create a 3 by 2 list
list_1 = [[2, -1],
            [0, 5],
            [4, 9]]

#create a list with more than one row
list_1 = [['first row'],
            ['second row'],
            ['third row'],
            ...
            ['last row']]

#create a 3 by 2 list
list_1 = [[2, -1],
            [0, 5],
            [4, 9]]

#create a list with more than one row
list_1 = [['first row'],
            ['second row'],
            ['third row'],
            ...
            ['last row']]

#create a 3 by 2 list
list_1 = [[2, -1],
            [0, 5],
            [4, 9]]

#create a list with more than one row
list_1 = [['first row'],
            ['second row'],
            ['third row'],
            ...
            ['last row']]

#create a 3 by 2 list
list_1 = [[2, -1],
            [0, 5],
            [4, 9]]

#create a list with more than one row
list_1 = [['first row'],
            ['second row'],
            ['third row'],
            ...
            ['last row']]

#create a 3 by 2 list
list_1 = [[2, -1],
            [0, 5],
            [4, 9]]

#create a 3 by 2 list
list_1 = [[2, -1],
            [0, 5],
            [4, 9]]

#create a 3 by 2 list
list_1 = [[2, -1],
            [0, 5],
            [4, 9]]

#create a 3 by 2 list
list_1 = [[2, -1],
            [0, 5],
            [4, 9]]